通信原理 第2章(基础知识).ppt

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1、通信原理第2章基础知识7/22/20211/59电子通信系统通过某种电子或电气物理量来传输信息，如电流、电压、电磁波等，其数学模型是时间的函数，统称为信号。2.1确知信号2.2随机信号2.3高斯分布与高斯信号2.4信号通过线性时不变系统2.5白噪声2.6噪声中的信号处理2.7带通信号2.8带通随机信号与噪声2.9数字信号及其脉冲调幅信号(自学)7/22/202122.1确知信号7/22/202132.1.1信号及其基本参数信号——某个随时间变化的电子或电气物理量，如v(t)或i(t)，也常常称为波形。实际物理波形的特点：1）实的、连续的、峰值有限的2）存在于有限的时间段

2、内3）频谱主要集中在某个频带中7/22/20214时间平均运算符1.周期信号：2.直流分量：周期为T0的周期信号v(t)，7/22/202153.信号的功率“归一化功率”，令（欧姆），的归一化平均功率：的归一化能量：信号有两种类型：（1）功率信号：为有限值，而为无穷大；（2）能量信号：为有限值，而7/22/202164.均方根值：幅度的一种度量，例如：（1）直流，，则（2）正弦波，，则基于计算功率：7/22/202175.分贝：采用10为底的对数度量功率的相对比值（1）功率增益：输入与负载阻值为Ri与RL，则实际增益为，7/22/20218（2）信号与噪声的功率比（3）

3、基于某个参考电平值来度量某绝对电平P相对于1mw的分贝功率电平:dBm7/22/20219P相对于1W的分贝功率电平:dBWP相对于1KW的分贝功率电平:dBK比如:7/22/2021102.1.2傅里叶变换与信号的频谱密度简记为或或者，7/22/202111称为频谱密度。它通常是复数，在某个频率f0处的值不为0，表示信号含有该频率成分。反变换表示信号可以分解为许多不同频率的分量之和。7/22/202112能量谱密度：能量谱密度描述了的信号能量沿频率轴的分布情况注意：2.1.3能量谱密度与功率谱密度自相关函数：能量型信号7/22/202113功率谱描述了的平均功率沿频率

4、轴的分布情况注意：2.功率谱密度：功率型信号自相关函数：7/22/202114基带信号或低通信号—主要能量或功率集中在零频率附近；频带信号或带通信号—主要能量或功率集中在某一非零频率附近。大量的传输信号是频带信号，比如长途与无线通信中的传输信号。信号的带宽表示信号的能量或功率的集中分布范围。系统的带宽表示系统对信号频率的选择性。2.1.4信号的频带与带宽basebandsignalbandpasssignal7/22/202115(1)绝对带宽（所有非零谱的分布范围）信号的带宽：absolutebandwidth7/22/202116(2)等效矩形带宽当为低通信号时，便

5、于计算信号功率，equivalentrectangularbandwidth7/22/202117等效噪声带宽（相对于系统）当为低通系统时，便于计算白噪声通过系统后的噪声功率，equivalentnoisebandwidth7/22/202118(3)谱零点带宽null-to-nullbandwidth7/22/202119（4）3-dB带宽(半功率带宽)3dBbandwidth7/22/202120(5)99％功率（能量）带宽带宽内的功率占总功率的99%.PSD:Powerspectraldensityf1-f1ff2f1-f1-f2fPSDPSD带通信号基带信号en

6、ergyorpowerbandwidth7/22/202121(6)限定功率谱带宽f1-f1ff2f1-f1-f2f带通信号基带信号条件：boundedpowerspectralbandwidth7/22/2021227/22/2021232.2随机信号（随机过程）（RandomSignal）7/22/2021242.2.6功率谱密度功率型信号功率型信号一般持续时间无限，不满足绝对可积的条件。功率谱密度与维纳—辛钦定理功率谱密度（PSD）：功率谱仅描述了的平均功率按频率分布的情况简称功率谱功率谱密度是偶函数。7/22/202125维纳—辛钦定理：对于平稳随机信号随机信号

7、的功率：7/22/2021262.双边功率谱密度与单边功率谱密度双边功率谱密度单边功率谱密度物理功率谱密度7/22/2021272.4信号通过线性时不变系统7/22/202128传输函数功率谱：2.4.1确知信号通过系统给定冲激响应为h(t)的LTI系统，输入信号x(t)，输出：频谱：频响函数——7/22/202129线性系统H(f)其中:So:2.4.2无失真传输条件线性系统无失真传输的条件幅频响应是平坦的相频响应是频率的线性函数7/22/202130系统群时延无失真传输要求：（常数）7/22/202131如果X(t)是高斯过程，则Y